港口航運海洋環境信息保障技術及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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牟林 著

圖書標籤:

• 港口航運
• 海洋環境
• 信息技術
• 數據保障
• 智能航運
• 環境監測
• 遙感技術
• GIS
• 航運安全
• 智慧港口

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121327810

版次：1

商品編碼：12248186

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：輕型紙

頁數：216

字數：216000

正文語種：中文

內容簡介

本書對港口航運海洋環境信息保障技術及應用進行瞭充分的總結及闡述，詳細介紹瞭一體化的港口航運海洋環境信息保障技術中模型的構建方式及預報係統的研發過程。該係統包括乘潮水位預報技術、海上溢油預測預警技術及泥沙輸運預報技術，可提供水文氣象、泥沙淤積等海洋環境信息。在書中以天津港和洋山港為例，展示瞭港口航運海洋環境信息保障技術的應用。港口航運海洋環境信息保障技術的研發成果對開展港口航運的管理、監測和安全保障工作能夠提供有益的參考，也能為保障港口航運穩定運行提供技術支持，為經濟的快速發展保駕護航。 本書可供從事港口、航運及海洋環境保障技術工作的業務人員和科研人員參考，也可供高等院校相關領域的研究生和高年級本科生使用。

作者簡介

2007年6月博士畢業於中國海洋大學物理海洋專業，現任國傢海洋信息中心業務處處長。作為國傢海洋信息中心學術帶頭人，完成和承擔多項***項目，曾獲"海洋係統優秀科技青年”榮譽稱號等多種奬項。

目錄

目 錄
第1章 港口航運海洋環境信息保障技術中的幾個關鍵問題 1
1．1 乘潮水位業務化預報技術研究 1
1．2 海上溢油應急預警技術研究 2
1．3 河口海岸泥沙輸送技術研究 3
第2章 流體力學基礎與海洋動力學模型的構建 4
2．1 大氣模塊 4
2．1．1 模型介紹 4
2．1．2 模式配置 5
2．1．3 係統框架 7
2．1．4 考慮颱風過程的WRF初始場生成方案 11
2．1．5 模型應用實例與結果驗證 12
2．2 海浪模塊 14
2．2．1 模式簡介 14
2．2．2 模型應用實例與結果驗證 15
2．3 海流模塊 19
2．3．1 模塊簡介 19
2．3．2 模型配置 20
2．3．3 模式應用與結果驗證 23
第3章 乘潮水位預報技術研究 41
3．1 研究內容 41
3．1．1 技術路綫 41
3．1．2 方法步驟 43
3．2 結果驗證 45
3．3 乘潮水位業務化預報係統軟件 45
3．4 經濟社會效益與應用前景 46
第4章 海上溢油預測預警關鍵技術研究 48
4．1 海洋動力環境預報模塊 49
4．1．1 數值模型介紹 49
4．1．2 模型的參數設置 61
4．1．3 預報成果 63
4．2 氣象風場環境預報模塊 64
4．2．1 預報係統構建 64
4．2．2 預報係統運行 66
4．2．3 預報係統安裝 67
4．2．4 風場預報産品 69
4．3 渤海海域溢油海洋環境預報係統操作詳解 71
4．4 模型案例驗證及業務化應用 78
第5章 泥沙輸運預報技術研究 85
5．1 風浪場數學模型 85
5．2 潮流的數值模擬 89
5．3 泥沙運動的數值模擬 98
第6章 一體化的港口航運海洋環境信息保障預報係統研發 108
6．1 研發目的 109
6．2 研發步驟 109
6．3 係統設計 110
6．3．1 係統總體架構設計 111
6．3．2 係統環境設計 112
6．3．3 數據（庫）設計 113
6．3．4 係統功能設計 116
6．4 數據（庫）建設 118
6．4．1 基礎數據庫建設 118
6．4．2 模型數據集 118
6．4．3 基礎地理信息數據 118
6．5 “港口航運海洋環境保障預報係統”建設 119
6．5．1 軟件開發技術 119
6．5．2 係統界麵與集成 122
6．5．3 風、浪、流信息服務 123
6．5．4 乘潮水位預報服務 134
6．5．5 乘潮水位錶發布 138
6．5．6 實測水位查詢 138
6．5．7 其他功能 139
6．6 係統成果發布與共享應用 141
第7章 天津港應用案例 142
7．1 天津港港口航運海洋環境保障和信息服務技術研究 142
7．1．1 天津港海上現場觀測調查 142
7．1．2 執行規範和標準 142
7．1．3 天津港區氣象水文概況 143
7．1．4 天津港泥沙衝淤概況 145
7．1．5 海洋調查實施 146
7．2 天津港海域水動力及泥沙輸運特徵規律及工程影響研究 148
7．2．1 海流調查結果 148
7．2．2 懸沙濃度調查結果 161
7．2．3 天津港航道懸沙輸運計算 169
7．2．4 天津港潮流泥沙計算 172
第8章 洋山港應用案例 186
8．1 洋山港海上現場觀測調查 186
8．1．1 調查依據 186
8．1．2 調查方法 187
8．2 洋山港海域水動力及泥沙輸運特徵規律及工程影響研究 192
8．2．1 洋山海域流場分析 192
8．2．2 泥沙含量分析 198

前言/序言

前 言

隨著我國經濟發展和經濟全球化、國際船舶運輸的大型化及專業化，特彆是我國加入WTO和國際競爭加劇，既對我國近海港口的建設提齣更高的要求，也為我國近海港口的大型化注入瞭新的活力。我國許多重要的近海港口，包括天津港、洋山港、寜波－舟山港、黃驊港等大型港口，大部分位於淤泥質或淤泥粉砂質海岸，其自然水深較淺，泥沙淤積嚴重，大型船舶需乘潮作業。為瞭充分保持海灣河口和三角洲經濟的快速穩定發展，保障港口、航道、海事和海洋工程安全，以及海洋油氣資源開發，更好地為社會經濟活動保駕護航，提供涵蓋麵廣、可供利用的泥沙淤積和海洋水文氣象信息服務及預報預警信息是十分必要的。

本書研究內容包括乘潮水位預報和潮位現報技術研究、海上溢油預測預警技術、風暴迴淤機理研究、監測能力建設、數值模擬與業務化預報預警服務。涉及理論研究、體係建立、信息技術應用等多個方麵，由於多項工作具有一定的前瞻性與先進性，因而，對該研究領域相關技術的提高與發展起到積極的推進作用。

本書共分8章，第1章對港口航運海洋環境信息保障技術中的3個關鍵問題進行瞭分析，分彆為乘潮水位、海上溢油及泥沙輸送；第2章介紹瞭港口航運海洋環境信息保障技術中模型的構建及方式，模型包含3個模塊：大氣模塊、海浪模塊及海流模塊；第3章對乘潮水位預報技術進行瞭研究；第4章重點分析瞭海上溢油預測預警關鍵技術；第5章主要對泥沙輸運預報進行瞭探討；第6章分析瞭一體化的港口航運海洋環境信息保障預報係統的構建與研發；第7章與第8章分彆為港口航運海洋環境信息保障技術在天津港和洋山港的應用。本書以期對我國港口航運海洋環境信息提供保障技術，對開展港口航運的管理、監測和安全保障工作提供有益的參考。

本書所述皆為最新的研究成果，涉及物理海洋、氣象、生物、化學、地質、環境、交通運輸、法律等諸多學科領域，同時港口航運海洋環境信息保障預報係統的研發是一項龐大而艱巨的係統工程。成書倉促，加之作者水平所限，疏漏和不足之處在所難免，懇請廣大讀者不吝指正。

編 者

2017年8月於武漢

《海港之眼：智慧監測與應急響應的海上脈搏》 內容梗概 本書並非詳述“港口航運海洋環境信息保障技術及應用”這一特定領域，而是將目光投嚮一個更為廣闊、但與海港息息相關的維度——利用尖端技術構建一套全方位的海上監測與應急響應體係。它聚焦於如何通過整閤多元化的信息來源、先進的感知手段以及智能化的處理平颱，構建起一座“海上之眼”，實時洞察海洋環境的動態變化，並能在突發事件發生時，以前所未有的速度與效率，做齣精準、科學的響應。 本書內容主要涵蓋以下幾個核心闆塊： 第一篇：感知海洋的脈搏——多元化信息獲取與融閤 這一部分著力於闡述如何從自然環境、人為活動以及社會經濟等多個層麵，多維度、立體化地獲取關於海洋的信息。 自然環境的觸角： 遙感監測技術前沿： 詳細介紹衛星遙感（光學、雷達、高光譜等）、航空遙感（無人機、固定翼飛機搭載的傳感器）在監測海洋物理要素（海溫、海麵高度、洋流、冰情）、化學要素（溶解氧、pH值、葉綠素濃度、富營養化程度）以及生物要素（浮遊生物分布、赤潮、藻華）等方麵的最新進展與應用。例如，探討如何利用多光譜衛星數據識彆和追蹤大範圍的海洋汙染物，以及如何通過高分辨率SAR影像監測海冰的動態變化，為航運提供預警。 水下傳感器網絡： 深入剖析各類水下傳感器（聲學傳感器、溫度/鹽度/深度傳感器CTD、化學傳感器、生物傳感器、水下攝像頭）的原理、部署方式（固定式、浮標式、移動式AUVs/ROVs搭載）及其在監測水質、海底地形、聲學環境、海洋生物活動等方麵的作用。重點介紹聲學陣列在海洋哺乳動物監測、水下噪聲源定位方麵的應用，以及微型傳感器在長期、分布式水質監測中的潛力。 地麵與近岸觀測係統： 闡述陸地與近岸觀測站（氣象站、潮位站、波浪站、水質監測站）在提供基礎海洋環境數據方麵的關鍵作用。強調這些站點如何與海洋觀測設備形成協同，實現從近岸到遠海的連續監測。介紹潮汐預報模型與實際潮位監測的結閤，以及近岸水質監測站對突發排汙事件的早期預警能力。 人為活動的追蹤： 船舶自動識彆係統（AIS）與北鬥/GPS定位數據： 詳述AIS信號在船舶航跡、航速、航嚮、載貨信息等方麵的應用。探討如何利用AIS數據分析港口及周邊航道的交通流特徵、識彆潛在的擁堵風險，以及追蹤非法排汙船舶的活動軌跡。結閤北鬥/GPS等全球導航衛星係統，實現對海上作業平颱、漁船等更廣泛海上目標的精確定位與軌跡分析。 無人機與無人船在近岸與內河的應用： 重點介紹無人機和無人船在執行高頻次、小範圍、精細化監測任務中的獨特優勢。例如，無人機可用於港口岸綫巡查、溢油痕跡勘察、近岸水麵漂浮物檢測；無人船則可進行水樣采集、水下地形測繪、水質參數實時測量。 物聯網（IoT）技術的滲透： 探討如何利用物聯網技術將各類分散的傳感器（如岸邊水質監測器、港口設備狀態傳感器、集裝箱位置傳感器）連接起來，實現數據的實時采集、傳輸和初步處理。舉例說明，通過IoT設備監測港口碼頭堆場的環境參數，為貨物安全儲存提供依據。 多源信息融閤與大數據處理： 數據預處理與質量控製： 強調不同來源數據的格式統一、異常值剔除、數據插補等預處理流程的重要性。 時空數據融閤模型： 介紹如何利用地理信息係統（GIS）與大數據分析技術，將來自不同傳感器、不同時間尺度的海量數據進行有效的空間和時間上的融閤，構建齣連續、動態的海洋環境三維模型。例如，將曆史衛星數據、實時浮標數據與AIS軌跡信息整閤，分析特定海域的海洋環境變化趨勢與船舶活動的關係。 本體論與語義化數據： 探討如何通過構建海洋環境信息本體，實現不同來源數據的語義理解與互操作，為高級分析奠定基礎。 第二篇：洞察風雲變幻——智能分析與預測預警 這一部分著重於如何運用先進的算法與模型，從海量數據中挖掘有價值的信息，實現對海洋環境變化的預測與預警。 海洋環境動力學模型： 數值模型的前沿進展： 深入探討海洋環流模型、波浪模型、潮流模型、水質擴散模型等的最新發展，包括高分辨率模型、耦閤模型（如風浪流耦閤）的構建與應用。重點介紹如何利用模型模擬海況變化、汙染物擴散路徑、赤潮發生發展規律等。 數據同化技術： 闡述數據同化技術在提高海洋數值模型預測精度方麵的關鍵作用，即如何將實時觀測數據與模型預報相結閤，不斷修正模型狀態。例如，利用實時衛星海溫數據同化，提升海洋環流模型的短期預測精度。 機器學習與深度學習在海洋環境分析中的應用： 模式識彆與異常檢測： 介紹如何利用機器學習算法（如支持嚮量機、隨機森林）識彆海洋環境中的異常模式，例如檢測非正常的海水顔色變化，指示潛在的溢油或赤潮；利用深度學習（如捲積神經網絡CNN）對衛星影像進行自動化分類，識彆海冰、藻華、船隻等目標。 預測建模： 探討如何利用時間序列分析、循環神經網絡（RNN）、長短期記憶網絡（LSTM）等深度學習模型，對海洋環境要素（如海溫、海平麵、海浪高度）進行短期、中期甚至長期的預測。例如，基於曆史氣象數據和海洋數據，預測未來一段時間內某個港口海域的風浪情況，為船舶進齣港提供指導。 自然語言處理（NLP）在信息整閤中的應用： 介紹如何利用NLP技術從新聞報道、社交媒體、專傢報告等非結構化文本信息中提取與海洋環境、海上安全相關的關鍵信息，並將其融入分析體係。 風險評估與預警係統構建： 多風險耦閤分析： 探討如何基於對不同海洋環境要素（如極端天氣、高海浪、強洋流、汙染物擴散）的預測，結閤船舶密度、載貨危險性等信息，進行綜閤的風險評估。例如，評估特定海域在未來24小時內發生船舶碰撞、擱淺或貨物泄漏的風險等級。 智能預警信息生成與發布： 設計一套智能化的預警係統，能夠根據風險評估結果，自動生成針對不同用戶的預警信息（如航運公司、港口管理部門、應急響應隊伍），並通過多種渠道（短信、APP推送、電子公告牌）及時發布。強調預警信息的準確性、時效性與可操作性。 第三篇：決勝海上——應急響應與決策支持 這一部分的核心在於，當危機發生時，如何利用信息技術實現快速、高效、精準的應急響應與科學決策。 事件態勢感知與態勢推演： 實時態勢圖譜構建： 詳細介紹如何整閤實時監測數據、預警信息、船舶動態、環境模型預測等，構建一幅動態、可視化的海上態勢圖。這張圖譜應能清晰展示事件發生的位置、範圍、發展趨勢、周邊環境及相關要素。 情景模擬與影響評估： 探討如何利用仿真模型，對突發事件（如溢油、火災、搜救需求）的發展進行情景模擬，評估其可能造成的環境影響、經濟損失以及對航運交通的影響。例如，模擬溢油擴散模型，預測溢油擴散範圍和速度，判斷對沿岸環境和海洋生態的威脅。 協同指揮與資源調度： 一體化指揮平颱： 設計一個集信息匯聚、態勢呈現、指揮調度、通信保障於一體的應急指揮平颱。該平颱應能支持多部門、跨區域的協同指揮，實現信息共享與指令傳達的順暢。 智能資源匹配與優化調度： 結閤事件的性質、規模與影響範圍，利用優化算法，智能匹配所需的應急資源（如搜救船隻、專業清汙設備、醫療救護隊伍），並進行最優調度，縮短響應時間，提高處置效率。例如，在搜救行動中，係統可根據失聯人員的位置、海況、船隻性能，推薦最優的搜救方案和船隻部署。 決策支持係統： 規則庫與知識庫構建： 建立一套包含應急處置流程、法律法規、專傢經驗的規則庫和知識庫，為指揮人員提供決策依據。 “What-if”分析工具： 提供“What-if”（如果...會怎樣）分析工具，允許指揮人員在不同決策選項下，模擬其可能帶來的後果，從而做齣最優決策。例如，在溢油處置中，可以模擬不同圍油欄部署方案的效果。 公眾溝通與信息公開： 多渠道信息發布機製： 建立一套透明、及時的信息發布機製，通過官方網站、社交媒體、新聞發布會等多種渠道，嚮公眾、媒體和社會各界公布事件進展、采取的措施和相關建議。 謠言監測與闢謠： 利用信息技術監測網絡上的相關信息，及時識彆和闢除謠言，維護社會穩定。 總結 本書旨在描繪一個利用先進科技全麵感知、智能分析、高效響應海上動態的宏大圖景。它超越瞭單一技術棧的局限，強調跨學科、跨領域的融閤創新，緻力於構建一個更加安全、高效、可持續的海洋環境。通過本書的閱讀，讀者將能夠深刻理解現代信息技術如何成為守護藍色疆域的“韆裏眼”與“順風耳”，以及如何為人類活動的有序開展提供堅實的信息保障。

評分☆☆☆☆☆

拿起這本書，我仿佛置身於一個宏大的數據海洋，而這本書便是那艘指引方嚮的導航船。那些關於海洋信息基礎設施建設、數據融閤與共享平颱的描述，讓我看到瞭一個龐大而復雜的體係。它不僅僅關注單一的技術點，更著眼於整個信息生態的構建。從傳感器網絡的部署，到雲計算、大數據技術的應用，再到人工智能在海洋信息分析中的潛力，每一個方麵都讓我感到驚嘆。我能想象到，當不同來源、不同類型的數據匯集在一起，經過智能化的處理，會産生多麼巨大的價值。書中提到的災害預警、船舶管理、海洋資源開發等應用場景，更是將抽象的技術概念具象化，讓我看到瞭信息保障在實際工作中的巨大作用。它不僅僅是“知道”，更是“做到”，是能夠驅動決策、優化流程、提升效率的強大引擎。讀完這本書，我感覺自己對現代海洋管理和航運業的運作方式有瞭更深層次的理解，那種“運籌帷幄之中，決勝韆裏之外”的智能力量，讓我由衷欽佩。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感受，是那種“潤物細無聲”的影響。它沒有那些戲劇性的情節，也沒有驚心動魄的冒險故事，但卻在字裏行間，展現瞭現代科技如何悄無聲息地改變著我們對海洋的認知和利用方式。我被那些關於港口智能化管理、航綫優化、以及船載信息係統集成等應用案例所打動。它讓我意識到，在每一次貨物的順利交付，每一次安全的航行背後，都離不開信息的精準傳遞和智能的決策支持。書中對不同信息平颱之間的互聯互通、以及跨部門協同的強調，更是讓我看到瞭構建一個高效、協同的海洋信息生態係統的重要性。這種對係統性、整體性思維的強調，讓我從更宏觀的角度去理解港口航運與海洋環境之間的復雜關係。這本書讓我對未來的智能化港口和智慧航運有瞭更清晰的憧憬，它不僅僅是一本技術書籍，更是一部關於如何構建更加高效、安全、可持續的海洋交通未來的藍圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，就像是在解開一個精密的謎題，每一個技術名詞，每一個算法描述，都是解開未來海洋世界奧秘的一把鑰匙。我被書中那些關於數據挖掘、模式識彆、以及地理信息係統（GIS）在海洋環境監測中的應用的章節深深吸引。那些關於遙感技術、水下探測、以及聲學監測的介紹，讓我驚嘆於人類探索和理解海洋的智慧。它讓我明白，我們對海洋的認識，並非僅僅依靠肉眼所見，而是通過無數精密儀器和尖端技術，在看不見的維度裏，構建起對海洋環境的全方位感知。書中關於信息安全和隱私保護的討論，也同樣重要，它提醒我們在享受信息技術便利的同時，也要時刻警惕潛在的風險。這種對技術細節的深入剖析，讓我看到瞭“信息保障”的深度和廣度，它不僅僅是技術本身，更是如何利用技術來解決實際問題，實現可持續發展的智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書的氣息，是那種撲麵而來的、飽含鹹澀海風的，仿佛能聞到岸邊漁船的柴油味，還有遠方集裝箱輪巨大的汽笛聲。讀起來，我腦海裏自動浮現齣那些忙碌而有序的港口場景：巨大的龍門吊如同鋼鐵巨獸般緩緩移動，將沉重的集裝箱精準地裝卸；貨船在狹窄的航道中小心翼翼地穿行，船員們緊張地注視著雷達屏幕上的每一個光點。書中那些關於信息保障技術的描述，雖然我不是專業人士，但也能感受到那種嚴謹和復雜。我想象著，在波濤洶湧的大海，或是能見度極低的濃霧中，正是這些看不見的信息，纔維係著港口的順暢運轉，保障著每一艘船的安全抵達。那些關於數據傳輸、信息共享、應急響應的章節，雖然文字本身很技術性，但我能讀齣背後蘊含的對海洋環境的敬畏和對航運安全的極緻追求。它讓我明白，在看似粗獷的港口作業背後，是多麼精密的科技在默默支撐。甚至能感受到，在每一個數據包的傳遞中，都承載著重要的經濟價值和無數人的辛勤付齣。這種對現實世界運作的深入洞察，是讀書最大的樂趣之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書像是一扇窗，透過它，我看到瞭一個我從未深入瞭解過的世界——那個關於海洋環境的復雜而又至關重要的信息網絡。書中關於監測技術、數據分析以及預警係統的論述，讓我對“信息保障”有瞭全新的認識。它不僅僅是簡單的收集數據，更是對這些數據進行深度挖掘和智能分析，從而為環境保護和可持續發展提供科學依據。我尤其對書中關於海洋汙染物監測、生態係統健康評估以及氣候變化影響預測的部分印象深刻。那些詳盡的技術細節，雖然專業，但字裏行間流露齣的對藍色星球未來的深切關懷，讓我動容。這不再是一本純粹的技術手冊，它更像是一份關於如何守護我們共同傢園的行動指南。我開始思考，那些看似遙不可及的海洋保護政策，背後究竟需要怎樣強大的信息支撐纔能有效落地。這本書讓我對“科技賦能”有瞭更具體的理解，它不再是空洞的口號，而是實實在在的力量，能夠幫助我們更好地理解和保護海洋環境。